JPH06256944A - Substrate treating device - Google Patents
Substrate treating deviceInfo
- Publication number
- JPH06256944A JPH06256944A JP4235442A JP23544292A JPH06256944A JP H06256944 A JPH06256944 A JP H06256944A JP 4235442 A JP4235442 A JP 4235442A JP 23544292 A JP23544292 A JP 23544292A JP H06256944 A JPH06256944 A JP H06256944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- voltage
- time
- sputtering
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 49
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
- H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3444—Associated circuits
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの陽極
と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス的に接続可
能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマによってサブ
ストレートを処理するための装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention comprises at least one anode, one cathode, and a direct current / voltage source pulseably connectable to the anode / cathode passage for treating a substrate with a plasma. Of equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリングによってサブストレート
を被膜する際に、サブストレート上に異なる被膜材料
を、一方を他方の上または下に付着させることを必要と
する場合がある。この目的のためには、１つの陰極上に
異なるターゲットを次々に取り付けるか、または異なる
ターゲット毎に複数の陰極を設けなければならない。BACKGROUND OF THE INVENTION Coating a substrate by sputtering sometimes requires depositing different coating materials on the substrate, one above or below the other. For this purpose, different targets must be mounted one after the other on one cathode, or multiple cathodes must be provided for each different target.
【０００３】複数のサブストレートを被膜すべくそれら
を順次にスパッタリング装置を通して移動させる場合に
は、異なるターゲット材料のスパッタリングレートが異
なるために幾つかの問題が発生する。例えば、金属のス
パッタリングレートは反応的にスパッタされる金属酸化
物または金属窒化物のスパッタリングレートよりもかな
り高い。例えば、接着手段−金属−第１誘電体−第２誘
電体の順序に上下に層をなす被膜システムをスパッタリ
ングによってサブストレート上に形成させる場合には、
スパッタリング装置を通して一定の速度で移動させるサ
ブストレートの速度は最低のスパッタリングレートに合
わせなければならない。即ちこの速度は、最低のスパッ
タリングレートでスパッタリングされる材料がこの速度
で所望の層厚に達するように合わせなければならない。When sequentially moving multiple substrates through a sputtering system to coat them, several problems arise due to the different sputtering rates of the different target materials. For example, the sputter rate of metals is significantly higher than the sputter rate of reactively sputtered metal oxides or metal nitrides. For example, if a coating system is formed on the substrate by means of sputtering in the order of adhesion means-metal-first dielectric-second dielectric, then upper and lower layers.
The speed of the substrate, which is moved at a constant speed through the sputtering equipment, must be matched to the lowest sputtering rate. That is, the rate should be matched so that the material sputtered at the lowest sputtering rate reaches the desired layer thickness at this rate.
【０００４】サブストレートの送り速度を早めるための
１つの可能性は、スパッタリング陰極を動作させる電力
を特定のターゲット材料に合わせることである。しかし
ながら、この電力を任意の所望レベルまで低下させるこ
とはできない。余りに低下させてしまうと、スパッタ材
料をサブストレート上に沈積させるプラズマが消弧して
しまうからである。One possibility to increase the substrate feed rate is to match the power operating the sputtering cathode to a particular target material. However, this power cannot be reduced to any desired level. This is because if it is lowered too much, the plasma that deposits the sputtered material on the substrate will extinguish.
【０００５】さらに、層の特性はスパッタリング電圧、
従って被膜をサブストレート上に沈積せしめる陰極の電
力の関数であり、この理由からも陰極の電力を任意の手
法で変化させることはできないのである。Furthermore, the properties of the layer are the sputtering voltage,
It is therefore a function of the cathode power that deposits the coating on the substrate, and for this reason the cathode power cannot be varied in any way.
【０００６】この問題を解消するために最低のスパッタ
リングレートを有するターゲットの数、従って関連する
陰極の数を他の陰極に対して増加させることができる。
しかしこのような方策はスパッタリング装置全体の価格
を吊り上げることになる。To overcome this problem, the number of targets with the lowest sputtering rate, and therefore the number of associated cathodes, can be increased relative to other cathodes.
However, such a measure raises the price of the entire sputtering apparatus.
【０００７】現在までに実際に行われていた方法は、所
望のスパッタリングレートが得られるまで閉じられるダ
イヤフラムを陰極の前に配置することであった。しかし
これは、ダイヤフラムが厚く被膜されてしまうためダイ
ヤフラムをしばしば清浄にしなければならないことにな
る。The practice that has been practiced to date has been to place a diaphragm in front of the cathode which is closed until the desired sputtering rate is obtained. However, this often necessitates cleaning of the diaphragm as it is overly coated.
【０００８】電気エネルギを直流パルスの形状で周期的
に印加し、グロー放電の直流電圧プラズマからの電離し
た蒸気を使用してＰＶＤ法に従って導電性の対象物をゆ
るやかに被膜する方法も既に知られている（ＤＥ−Ｐ 3
7 00 633）。これらのパルスの電圧は１００Ｖ以上、具
体的には２００乃至８００Ｖである。これらのパルスは
一方ではアーク形成の危険性を大きく排除し、他方では
対象物を効果的に被膜することが可能なプラズマを真空
室内に維持することができる。It is also already known to apply electric energy periodically in the form of a DC pulse and use ionized vapor from a DC voltage plasma of a glow discharge to gently coat a conductive object according to the PVD method. (DE-P 3
7 00 633). The voltage of these pulses is 100 V or higher, specifically 200 to 800 V. On the one hand, these pulses largely eliminate the risk of arc formation and, on the other hand, can maintain a plasma in the vacuum chamber, which can effectively coat the object.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】この公知の方法は、マ
グネトロンを有する装置においても使用可能である。そ
れにも拘らず、異なるスパッタリング材料を用いるスパ
ッタリングプロセスにおいて遭遇する特別な困難が排除
されるものではない。This known method can also be used in a device with a magnetron. Nevertheless, the particular difficulties encountered in sputtering processes with different sputtering materials are not excluded.
【００１０】さらに、スパッタリングレートを得るよう
に複数のプラズマトロンを高速スパッタリング用に安定
して作動させるために、これらのプラズマトロンをパル
ス的に作動させる装置も知られている（ＤＤ−Ｐ 271 8
27）。例えば約１００ｍｍの距離で互いに対向せしめた
２つのパルス的に作動するプラズマトロンの間を、被膜
すべきツールを通過させる。両プラズマトロンには、７
０ｋＷ程度の電力を供給できる１つの電源から電流が供
給される。この電源は、大電流に適する高速非接触作動
切り替え手段を有している。複数のプラズマトロンをパ
ルス的に作動させるにも拘らずこの公知装置は安定な動
作を達成できる。しかしながらこの装置は異なるスパッ
タリング材料に対する被膜レートを調整することはでき
ない。Further, in order to stably operate a plurality of plasmatrons for high-speed sputtering so as to obtain a sputtering rate, a device for operating these plasmatrons in a pulsed manner is also known (DD-P 2718).
27). The tool to be coated is passed between two pulse-operated plasmatrons which are opposed to each other, for example at a distance of about 100 mm. 7 for both plasmatrons
The current is supplied from one power supply capable of supplying electric power of about 0 kW. This power supply has a high-speed non-contact operation switching means suitable for a large current. The known device is able to achieve stable operation despite the pulsing of the plasmatrons. However, this device cannot adjust the coating rate for different sputtering materials.
【００１１】従って本発明の目的は、複数のスパッタリ
ング陰極が明確に異なる層を形成させることができるよ
うにするために、スパッタリングをこれらの陰極の間で
移動させることによってサブストレートの被膜レートを
高精度に設定することができる装置を提供することであ
る。The object of the invention is therefore to increase the coating rate of the substrate by moving the sputtering between the sputtering cathodes in order to be able to form distinctly different layers. An object is to provide a device that can be set to accuracy.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この装置は、少なくとも
１つの陽極と、１つの陰極と、陽極／陰極通路にパルス
的に接続可能な直流電流／電圧源とを備え、プラズマに
よってサブストレートを処理するようになっており、電
圧パルスの長さ及びパルス間の間隔の両方または何れか
一方を調整可能にしたことを特徴とする。The apparatus comprises at least one anode, one cathode, and a direct current / voltage source pulsably connectable to the anode / cathode passage, for treating a substrate with a plasma. It is characterized in that the length of the voltage pulse and / or the interval between the pulses can be adjusted.
【００１３】本発明により達成される長所は、サブスト
レートを被膜する速度が、例えばサブストレートの前進
速度、または最低陰極のスパッタリングレートのような
外部条件には無関係になることである。本発明によれ
ば、スパッタリング陰極を低スパッタリングレートの動
作状態にするが、所望の層特性を得るために粒子のスパ
ッタリングは高エネルギで遂行する。An advantage achieved by the present invention is that the rate at which the substrate is coated is independent of external conditions such as substrate advance rate or minimum cathode sputtering rate. According to the invention, the sputtering cathode is put into operation at a low sputtering rate, but the sputtering of particles is carried out with high energy in order to obtain the desired layer properties.
【００１４】従って、本発明はスパッタリングレートが
可能な限り低い被膜に特に適している。各スパッタリン
グ陰極を１つの分離した電源によって作動させ、それに
よって陰極に供給される電力を中断によって低減させ
る、即ち時間の平均によってクロッキングすることによ
って電力を低減させると特に有利である。The present invention is therefore particularly suitable for coatings having a sputtering rate as low as possible. It is particularly advantageous to operate each sputtering cathode by means of one separate power supply, whereby the power supplied to the cathode is reduced by interruption, i.e. clocking by averaging time.
【００１５】以下に添付図面に基づいて本発明の実施例
を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【００１６】[0016]
【実施例】図１（ａ）にスパッタリング装置の陰極／陽
極通路の電圧波形を時間の関数として示す。直流電圧源
がスイッチオンされると、スパッタリング装置の電極の
電圧は時間ｔz 内に点弧電圧Ｕz まで上昇する。この電
圧値Ｕz においてだけプラズマは点弧できる。実際には
時間ｔz は約０．５乃至６マイクロ秒であり、この時間
はスパッタリング陰極電流源の電子回路の時定数によっ
て決まる。ガス放電を生成させるために電離したガス内
に十分な電荷担体が形成されるまでに、プラズマ形成時
間ｔp が経過する。この時間は、例えば最初の電子／イ
オン対が生成されるまでに経過する時間、点弧の瞬間に
陽極と陰極とに存在する電圧、電離をもたらす電子と原
子またはイオンと原子の衝突が発生する確率を表す実効
断面、ターゲット表面の二次電子放出の係数、圧力、従
って平均自由通路長、及び粒子の通路長に影響するスパ
ッタリング装置のジオメトリ等の種々のパラメタによっ
て決定される。EXAMPLE FIG. 1 (a) shows the voltage waveform in the cathode / anode passage of a sputtering device as a function of time. When the DC voltage source is switched on, the voltage on the electrodes of the sputtering device rises to the ignition voltage U z within time t z . Only at this voltage value U z can the plasma be ignited. In practice, the time t z is about 0.5 to 6 microseconds, which depends on the time constant of the sputtering cathode current source electronics. The plasma formation time t p elapses before sufficient charge carriers are formed in the ionized gas to generate the gas discharge. This time is, for example, the time that elapses before the first electron / ion pair is generated, the voltage that exists at the anode and cathode at the moment of ignition, and the collision of electrons and atoms or ions and atoms that cause ionization occurs. It is determined by various parameters such as the effective cross section representing the probability, the coefficient of secondary electron emission on the target surface, the pressure, and thus the mean free path length, and the geometry of the sputtering system, which affects the particle path length.
【００１７】発達中のプラズマが存在する場合には、電
極から離れて流れる電荷担体が存在する。その結果放電
電流が流れてスパッタリング電流源の電圧が降伏し、値
ＵB1まで低下する。時間ｔp 中に流れる放電電流の詳細
を図１（ｂ）に示す。調整定数のために、時間Ｔp 内で
は最大電流ＩB1だけが供給され得る。When a developing plasma is present, there are charge carriers flowing away from the electrodes. As a result, a discharge current flows and the voltage of the sputtering current source breaks down to a value U B1 . Details of the discharge current flowing during the time t p are shown in FIG. Due to the adjustment constant, only the maximum current I B1 can be delivered within the time T p .
【００１８】電圧ＵB1は、特定の電気的平衡が得られた
安定なプラズマが既に存在していることを表している。
電圧は、その最低値ＵB1に達した後、再び徐々に上昇し
て時 に予め選択されている公称値Ｕnom とによって決定され
る点弧電圧である。 間調整定数で値ＩB2まで増大することによって、電圧は
値ＵB2に到達する。The voltage U B1 represents the presence of a stable plasma with a particular electrical balance.
After the voltage reaches its minimum value U B1 , it gradually increases again. The firing voltage is determined by the nominal value U nom pre-selected by The voltage reaches the value U B2 by increasing it to a value I B2 with an adjustment constant.
【００２０】前述したように、プラズマを点弧させるた
めには電圧Ｕz が必要である。即ち使用可能な公称電圧
値または端子電圧は、スイッチオンプロセス中に電圧Ｕ
z に達するかまたはそれを超える必要がある。もし電圧
源が電圧Ｕz を維持し続ければ、ガス放電の調整は何も
できないし、また全公称電力で動作してしまう。As mentioned above, the voltage U z is required to ignite the plasma. That is, the usable nominal voltage value or terminal voltage is the voltage U during the switch-on process.
Must reach or exceed z . If the voltage source continues to maintain the voltage U z , there will be no regulation of the gas discharge and it will also operate at full nominal power.
【００２１】これを防ぐために、公称電圧値Ｕnom を放
電電流が最終値ＩB2に到達できる時 つまり電圧ＵB2は、一方では陽極／陰極通路における電
圧ＵinstがＵB2まで上昇すること、他方では端子電圧が
Ｕz からＵB2まで低下することによってもたらされるの
である。In order to prevent this, when the nominal voltage value U nom reaches the final value I B2 of the discharge current. In other words, the voltage U B2 is brought about on the one hand by the voltage U inst in the anode / cathode path increasing to U B2 and, on the other hand, by the terminal voltage decreasing from U z to U B2 .
【００２２】 の時定数（この時定数は電圧源の電気回路の関数であ
る）で低下して行く。[0022] The time constant of (which is a function of the electric circuit of the voltage source) decreases.
【００２３】以上説明した如く、また図１（ａ）および
（ｂ）の曲線から明白なように、時間ｔs ＝ｔp ＋ｔz
が経過しなければプラズマは安定しないので、時間ｔs
が経過した後にスパッタリングプロセスが適切に開始さ
れるのである。As explained above, and as is apparent from the curves of FIGS. 1 (a) and 1 (b), the time t s = t p + t z
Since the plasma is not stable until the time t s
After that, the sputtering process is started properly.
【００２４】図２は、パルス動作中の陰極の瞬時電圧を
示す。図２では時刻を大文字で、また時間を小文字でそ
れぞれ示してある。FIG. 2 shows the instantaneous voltage on the cathode during pulsed operation. In FIG. 2, time is shown in upper case and time is shown in lower case.
【００２５】時刻Ｔ0 に電圧源がスイッチオンされ、時
刻Ｔ1 にスイッチオフされる。The voltage source is switched on at time T 0 and switched off at time T 1 .
【００２６】電圧源がスイッチオンされてからスパッタ
リングプロセスが時刻Ｔs に開始さ 時刻Ｔ1 までにスパッタリング電力は、上述した理由か
ら最大値ＵB2まで増加する。もし時刻Ｔ1 に電圧源をス
イッチオフすれば、遅くとも時刻Ｔe にスパッタリング
プロセスは０まで低下する。The sputtering process is started at time T s after the voltage source is switched on. By time T 1 , the sputtering power has increased to the maximum value U B2 for the reasons mentioned above. If the voltage source is switched off at time T 1 , the sputtering process will drop to 0 at the latest at time T e .
【００２７】本発明によれば、僅かな遅延時間ｔdel の
後の時刻Ｔ2 に再び電圧源がスイッチオンされる。その
結果、被膜時間またはスパッタリング時間ｔonはｔon＝
Ｔe−Ｔs となり、また非被膜時間ｔoff はｔoff ＝ｔ
del ＋ｔz ＋ｔp ＝ｔdel ＋ｔs となる。従ってスパッ
タリングプロセスは、時刻Ｔe から、次のパルスによっ
て新しく点弧され再びスパッタが開始される時刻Ｔs ま
で中断される。According to the invention, the voltage source is switched on again at time T 2 after a short delay time t del . As a result, the coating time or sputtering time t on is t on =
T e −T s , and the non-coating time t off is t off = t
del + t z + t p = t del + t s . Therefore, the sputtering process is interrupted from time T e until time T s when the next pulse is newly fired and sputtering is started again.
【００２８】図３は電圧源を複数のトリガパルスによっ
てトリガした時の陰極電圧の波形を時間の関数として示
す図である。時間ｔs は物理的に与えられるから、限定
可能な遅延時間ｔdel を調整の目的のために使用するこ
とができる。FIG. 3 shows the waveform of the cathode voltage as a function of time when the voltage source is triggered by a plurality of trigger pulses. Since the time t s is physically given, a definable delay time t del can be used for adjustment purposes.
【００２９】非被膜時間ｔz ＋ｔp ＋ｔdel は、付着さ
れる層に過大な波が生成されないように十分に短く選択
することに注意すべきである。もし次の被膜プロセスが
開始されるまでの非被膜時間を、サブストレートが陰極
を通過する半分の時間に選択したものとすれば、サブス
トレートの半分が被膜され、半分は被膜されないことに
なる。もし間隔時間を短縮すれば、２つの連続する被膜
はそれらが重なり合うまで互いに近づいて来る。しか
し、重なりはサブストレートの一部が２度被膜され、残
りの領域は１回だけしか被膜されないことに等しい。こ
れは被膜の厚みに非均一をもたらし、いわゆる波を生じ
させることになる。It should be noted that the non-coating time t z + t p + t del should be chosen short enough so that no excessive waves are generated in the deposited layer. If the uncoated time before the next coating process is started is chosen to be half the time the substrate passes through the cathode, half of the substrate will be coated and half will be uncoated. If the separation time is reduced, two successive coatings will be closer to each other until they overlap. However, the overlap is equivalent to a portion of the substrate being coated twice and the rest of the area being coated only once. This leads to non-uniformity in the thickness of the coating, causing so-called waves.
【００３０】従ってスイッチオフ時間はサブストレート
の前進時間よりも遥かに短くしなければならない。もし
非被膜時間中にサブストレートが走行しなければならな
い距 る。Ｓは極めて小さくし、サブストレートを被膜する時
間がオフ時間に対して大きくなるようにすべきである。
換言すれば、被膜時間中の電流源は極めて頻繁にスイッ
チオン、スイッチオフすべきである。Therefore, the switch-off time must be much shorter than the substrate advance time. The distance the substrate must travel during non-coating time It S should be very small and the time to coat the substrate should be large relative to the off time.
In other words, the current source during the coating time should be switched on and off very frequently.
【００３１】図４に概要を示すスパッタリング装置１の
ハウジング２は、ガス導入口３と、ハウジング２内を真
空にするための排気口４とを有している。ハウジング２
内には複数のサブストレート６乃至１１のための線形に
運動可能な担体５が配置され、担体５の上にはターゲッ
ト１３を有する陰極１２が配置されている。The housing 2 of the sputtering apparatus 1 whose outline is shown in FIG. 4 has a gas inlet 3 and an exhaust port 4 for evacuating the inside of the housing 2. Housing 2
A linearly movable carrier 5 for a plurality of substrates 6 to 11 is arranged therein, on which a cathode 12 having a target 13 is arranged.
【００３２】陰極１２は調整可能な直流電圧源１４の負
極に接続され、この直流電圧源１４の正極は担体５に接
続され、従って担体５は陽極として動作する。陽極／陰
極通路５、１２と電圧源１４とから形成される回路内に
は、制御装置１６によってクロックされるスイッチ１５
が挿入されている。クロックパルス１７は、それらのシ
ーケンス及びパルス幅に関して調整可能である。これら
のパルス幅は、スイッチ１５が閉じられる時間長を表
す。The cathode 12 is connected to the negative electrode of an adjustable DC voltage source 14, the positive electrode of which is connected to the carrier 5, so that the carrier 5 acts as an anode. In the circuit formed by the anode / cathode passages 5, 12 and the voltage source 14, a switch 15 clocked by the controller 16 is provided.
Has been inserted. The clock pulses 17 are adjustable with respect to their sequence and pulse width. These pulse widths represent the length of time that switch 15 is closed.
【００３３】スイッチ１５が閉じると、陽極５と陰極１
２との間の電圧は図１または図３に示す波形と同一の電
圧波形になる。When the switch 15 is closed, the anode 5 and the cathode 1
The voltage between 2 and 2 has the same voltage waveform as the waveform shown in FIG. 1 or 3.
【００３４】担体１５は速度ｖで右へ移動し、任意の時
刻にはターゲット１３の下には１つのサブストレート
（例えば図４に示すようにサブストレート１０）だけし
か存在し得ない。この時間中、図１（ａ）および図３に
示す方法に従って、電圧源１４は陽極／陰極通路に例え
ば１００回接続され、切り離される。The carrier 15 moves to the right at speed v, and there can be only one substrate (eg substrate 10 as shown in FIG. 4) under the target 13 at any given time. During this time, the voltage source 14 is connected to and disconnected from the anode / cathode passage, for example 100 times, according to the method shown in FIGS. 1 (a) and 3.
【００３５】ハウジング２内には、破線によって示して
あるように、複数の陽極／陰極通路５／２０を設けるこ
とができる。別のスイッチ２１によって、これらの付加
的な陽極／陰極通路を異なるクロック周波数及び異なる
パルス幅でクロックすることができる。別のターゲット
２２の材料組成は互いに異ならせることができる。Within the housing 2, a plurality of anode / cathode passages 5/20 can be provided, as indicated by the dashed lines. A separate switch 21 allows these additional anode / cathode paths to be clocked with different clock frequencies and different pulse widths. The material composition of the different targets 22 can be different from each other.
【００３６】電圧源または電流源１４は、詳細は図示し
てないが、電力調整型、電流調整型、または電圧調整型
の何れであってもよい。もしそれが電力調整型であれ
ば、直流スパッタリング中に室２内の圧力が増加すれ
ば、電圧を低下させて電流を増加させる。電流調整型は
電流を一定に保つので、圧力が増加すると電圧がより大
きく低下する。反対に電圧調整型は電圧を一定に保つの
で、圧力が増加すると電流が増加する。これらの３つの
場合の全てにおいて、調整パラメタには陰極電圧が使用
される。調整の型に依存して、選択された公称値に到達
するまで（例えば一定に保つように）電圧を調整し、変
化させる。Although not shown in detail, the voltage source or the current source 14 may be of a power adjusting type, a current adjusting type, or a voltage adjusting type. If it is power regulated, if the pressure in the chamber 2 increases during DC sputtering, the voltage will be reduced and the current will be increased. The current regulation type keeps the current constant, so that the voltage drops more as the pressure increases. On the other hand, the voltage regulation type keeps the voltage constant, so that the current increases as the pressure increases. In all three of these cases, the cathode voltage is used as the regulation parameter. Depending on the type of adjustment, the voltage is adjusted and varied until the selected nominal value is reached (eg, kept constant).
【００３７】調整パラメタとして電圧値Ｕnom を使用し
て、上記３つの調整の型の全てをクロックされた電圧と
共に使用することもできる。不活性ガスにアルゴンを使
用した場合の室２内の圧力は、例えば１０-4乃至１０-2
ミリバールである。It is also possible to use all three types of regulation above with clocked voltages, using the voltage value Unom as the regulation parameter. The pressure in the chamber 2 when argon is used as the inert gas is, for example, 10 −4 to 10 −2.
It is millibar.
【００３８】スパッタリング陰極１２、２０は、所与の
点弧電圧及び電力密度において異なる電力及び電流が得
られるように異なる寸法を選択することができる。例え
ば、長さ７５ｃｍ、幅２４ｃｍで１８００ｃｍ2 のター
ゲット表面を有する陰極の点弧電圧が５００Ｖ、電力密
度が２５Ｗ／ｃｍ2 であれば、９０Ａの電流における電
力は４５ｋＷである。長さ２５０ｃｍ、幅２４ｃｍで６
０００ｃｍ2 のターゲット表面を有する陰極の場合に
は、点弧電圧が５００Ｖ、電力密度が２５Ｗ／ｃｍ2 で
あれば、３００Ａの電流における電力は１５０ｋＷであ
る。The sputtering cathodes 12, 20 can be selected with different dimensions so that different powers and currents are obtained at a given ignition voltage and power density. For example, if the cathode having a target surface of 75 cm in length, 24 cm in width and 1800 cm 2 having a target surface has a firing voltage of 500 V and a power density of 25 W / cm 2 , the power at a current of 90 A is 45 kW. 250 cm long and 24 cm wide 6
In the case of the cathode having a target surface of 000cm 2, if the ignition voltage is 500V, the power density of 25W / cm 2, power at 300A of current is 150 kW.
【００３９】層の厚みを最大速度で、または最小の時間
で累積させることを意味する“最大レートスパッタリン
グ”なる語を屡々使用する普通のスパッタリング技術と
は異なり、本発明のスパッタリングは所与の時間に所望
の厚みの薄層を付着させるために可能な最低レートで行
われる。従ってこれは“最小レートスパッタリング”で
ある。Unlike conventional sputtering techniques, which often use the term "maximum rate sputtering" which means accumulating layer thickness at maximum rate or in a minimum amount of time, the sputtering of the present invention is At the lowest possible rate for depositing a thin layer of the desired thickness. This is therefore "minimum rate sputtering".
【図１】（ａ）はスパッタリング陰極の電圧を時間の関
数として示す図、（ｂ）はスパッタリング電流を時間の
関数として示す図である。1A is a diagram showing the voltage of a sputtering cathode as a function of time, and FIG. 1B is a diagram showing a sputtering current as a function of time.
【図２】連続するオン及びオフパルスによる陰極電圧の
波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of the cathode voltage due to continuous ON and OFF pulses.
【図３】時間的に連続する陰極電圧の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of a cathode voltage that is temporally continuous.
【図４】線形に移動するサブストレートを有するスパッ
タリング装置の概要図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a sputtering apparatus having a substrate that moves linearly.
１ スパッタリング装置 ２ ハウジング ３ ガス導入口 ４ 排気口 ５ 担体 ６〜１１ サブストレート １２、２０ 陰極 １３、２２ ターゲット １４ 直流電流／電圧源 １５、２１ スイッチ １６ 制御装置 １７ クロックパルス 1 Sputtering Device 2 Housing 3 Gas Inlet 4 Exhaust 5 Carrier 6-11 Substrate 12, 20 Cathode 13, 22 Target 14 DC Current / Voltage Source 15, 21 Switch 16 Controller 17 Clock Pulse
Claims (9)
と、陽極／陰極通路にパルス的に接続可能な直流電流／
電圧源とを備え、プラズマによってサブストレートを処
理するための装置であって、電圧パルスの長さ及びパル
ス間の間隔の両方または何れか一方を調整可能にしたこ
とを特徴とする装置。1. At least one anode, one cathode, and a direct current / pulse current connectable to the anode / cathode passage.
An apparatus for treating a substrate with plasma, comprising a voltage source, wherein the length and / or the interval between voltage pulses can be adjusted.
であることを特徴とする請求項１に記載の装置。2. Device according to claim 1, characterized in that the substrate is movable relative to the cathode.
を点弧させるために必要な時間とし、またｔp を一定の
時間として、２つの電圧パルス間の間隔を少なくともｔ
z ＋ｔp としたことを特徴とする請求項１に記載の装
置。3. Let t z be the time required to ignite the plasma after the voltage source is switched on, and t p be a constant time, with the interval between two voltage pulses being at least t.
Device according to claim 1, characterized in that z + t p .
したことを特徴とする請求項３に記載の装置。4. The device according to claim 3, wherein t z + t p is approximately 1 μs to 12 μs.
時間として、２つの電圧パルス間の間隔をｔz ＋ｔp ＋
ｔdel としたことを特徴とする請求項１に記載の装置。5. The interval between two voltage pulses is t z + t p +, where t del is a variable delay time used for adjustment purposes.
The device of claim 1, wherein the device is t del .
てあることを特徴とする請求項１に記載の装置。6. The apparatus according to claim 1, wherein a target to be sputtered is provided on the cathode.
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。7. Device according to claim 1, characterized in that a plurality of cathodes are arranged in one plane.
することを特徴とする請求項６に記載の装置。8. The device of claim 6, wherein the cathodes have different targets.
るのに要する時間に比して、２つの電圧パルス間の時間
が極めて小さいことを特徴とする請求項１に記載の装
置。9. The device of claim 1 wherein the time between two voltage pulses is very small compared to the time it takes for the substrate to move past the electrodes.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4127317.6 | 1991-08-17 | ||
| DE4127317A DE4127317C2 (en) | 1991-08-17 | 1991-08-17 | Device for treating substrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256944A true JPH06256944A (en) | 1994-09-13 |
| JP3361550B2 JP3361550B2 (en) | 2003-01-07 |
Family
ID=6438567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23544292A Expired - Lifetime JP3361550B2 (en) | 1991-08-17 | 1992-08-11 | Substrate processing equipment |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5300205A (en) |
| EP (1) | EP0529259A1 (en) |
| JP (1) | JP3361550B2 (en) |
| DE (1) | DE4127317C2 (en) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH689767A5 (en) * | 1992-03-24 | 1999-10-15 | Balzers Hochvakuum | Process for Werkstueckbehandlung in a Vakuumatmosphaere and vacuum treatment system. |
| DE69322404T2 (en) * | 1992-09-30 | 1999-04-29 | Advanced Energy Ind Inc Fort C | TOPOGRAPHICALLY ACCURATE THIN FILM COATING SYSTEM |
| DE4233720C2 (en) * | 1992-10-07 | 2001-05-17 | Leybold Ag | Device for preventing flashovers in vacuum atomization systems |
| US6217717B1 (en) | 1992-12-30 | 2001-04-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Periodically clearing thin film plasma processing system |
| US5718813A (en) * | 1992-12-30 | 1998-02-17 | Advanced Energy Industries, Inc. | Enhanced reactive DC sputtering system |
| SG46607A1 (en) * | 1993-07-28 | 1998-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Method of an apparatus for sputtering |
| US5651865A (en) * | 1994-06-17 | 1997-07-29 | Eni | Preferential sputtering of insulators from conductive targets |
| DE4438463C1 (en) * | 1994-10-27 | 1996-02-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and circuit for bipolar pulsed energy feed to low-pressure plasmas |
| WO1996031899A1 (en) | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Advanced Energy Industries, Inc. | Adjustable energy quantum thin film plasma processing system |
| US5576939A (en) * | 1995-05-05 | 1996-11-19 | Drummond; Geoffrey N. | Enhanced thin film DC plasma power supply |
| US5584974A (en) * | 1995-10-20 | 1996-12-17 | Eni | Arc control and switching element protection for pulsed dc cathode sputtering power supply |
| IL115713A0 (en) * | 1995-10-22 | 1996-01-31 | Ipmms Dev & Production Ltd | Sputter deposit method and apparatus |
| DE19616187B4 (en) * | 1996-04-23 | 2004-03-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Excitation of electrical gas discharges with voltage pulses |
| US5917286A (en) * | 1996-05-08 | 1999-06-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Pulsed direct current power supply configurations for generating plasmas |
| DE19651615C1 (en) * | 1996-12-12 | 1997-07-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Sputter coating to produce carbon layer for e.g. magnetic heads |
| DE19702187C2 (en) | 1997-01-23 | 2002-06-27 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for operating magnetron discharges |
| SE9704607D0 (en) | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Chemfilt R & D Ab | A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering |
| DE19720251A1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Thin film coating method for magnetic record carrying disks |
| JP4344019B2 (en) * | 1997-05-28 | 2009-10-14 | キヤノンアネルバ株式会社 | Ionized sputtering method |
| DE59813331D1 (en) * | 1997-06-16 | 2006-03-30 | Bosch Gmbh Robert | METHOD AND DEVICE FOR VACUUM TEMPING OF A SUBSTRATE |
| DE19825056C1 (en) * | 1998-06-04 | 2000-01-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Circuit for supplying electrical energy to plasma can feed high power to unipolar or bipolar pulsed plasma with switching region in range 20 to 100 kHz with conventional IGBT switch |
| DE19851062C1 (en) * | 1998-11-05 | 2000-06-15 | Ibm | Process for coating magnetic storage disks and magnetic storage disk produced thereafter |
| JP4351755B2 (en) * | 1999-03-12 | 2009-10-28 | キヤノンアネルバ株式会社 | Thin film forming method and thin film forming apparatus |
| US6290821B1 (en) | 1999-07-15 | 2001-09-18 | Seagate Technology Llc | Sputter deposition utilizing pulsed cathode and substrate bias power |
| US6264804B1 (en) | 2000-04-12 | 2001-07-24 | Ske Technology Corp. | System and method for handling and masking a substrate in a sputter deposition system |
| DE10051508C2 (en) | 2000-10-18 | 2003-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for reducing the ignition voltage of power pulses of pulsed plasmas |
| SE525231C2 (en) * | 2001-06-14 | 2005-01-11 | Chemfilt R & D Ab | Method and apparatus for generating plasma |
| US20040112735A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-06-17 | Applied Materials, Inc. | Pulsed magnetron for sputter deposition |
| US8557093B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-10-15 | Sunpower Corporation | Deposition system with electrically isolated pallet and anode assemblies |
| DE102007021386A1 (en) * | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Christof-Herbert Diener | Short-cycle low-pressure plasma system |
| PL2157205T3 (en) * | 2008-07-29 | 2012-04-30 | Sulzer Metaplas Gmbh | A high-power pulsed magnetron sputtering process as well as a high-power electrical energy source |
| DE102008047198B4 (en) * | 2008-09-15 | 2012-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and apparatus for operating a hollow cathode arc discharge |
| US20110236591A1 (en) * | 2008-11-28 | 2011-09-29 | General Plasma Inc. | Bipolar rectifier power supply |
| DE102009015510B4 (en) * | 2009-04-02 | 2012-09-27 | Reinhausen Plasma Gmbh | Method and beam generator for generating a collimated plasma jet |
| DE102010047963A1 (en) | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | A magnetron apparatus and method for pulsed operation of a magnetron apparatus |
| JP2017043803A (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 株式会社島津製作所 | Film deposition apparatus and method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3248121A1 (en) * | 1982-12-24 | 1984-06-28 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | HIGH-PERFORMANCE CATODE ARRANGEMENT FOR THE PRODUCTION OF MULTIPLE LAYERS |
| DE3700633C2 (en) * | 1987-01-12 | 1997-02-20 | Reinar Dr Gruen | Method and device for the gentle coating of electrically conductive objects by means of plasma |
| JP2613201B2 (en) * | 1987-01-23 | 1997-05-21 | 株式会社日立製作所 | Spaghetti method |
| DD271827A3 (en) * | 1987-12-24 | 1989-09-20 | Ardenne Forschungsinst | DEVICE FOR THE STABLE OPERATION OF SEVERAL PLASMATRONS FOR HIGH-RATE STREAMING |
| CH680369A5 (en) * | 1989-11-22 | 1992-08-14 | Balzers Hochvakuum | |
| DE4003623A1 (en) * | 1990-02-07 | 1991-08-08 | Kloeckner Ionon | METHOD FOR CONTROLLING A PLANT TREATMENT SYSTEM FOR WORKPIECES |
-
1991
- 1991-08-17 DE DE4127317A patent/DE4127317C2/en not_active Revoked
-
1992
- 1992-07-10 EP EP92111748A patent/EP0529259A1/en not_active Ceased
- 1992-08-11 JP JP23544292A patent/JP3361550B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-03-16 US US08/032,420 patent/US5300205A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4127317C2 (en) | 1999-09-02 |
| DE4127317A1 (en) | 1993-02-18 |
| EP0529259A1 (en) | 1993-03-03 |
| US5300205A (en) | 1994-04-05 |
| JP3361550B2 (en) | 2003-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3361550B2 (en) | Substrate processing equipment | |
| US5810982A (en) | Preferential sputtering of insulators from conductive targets | |
| US5830330A (en) | Method and apparatus for low pressure sputtering | |
| JP5541677B2 (en) | Vacuum processing apparatus, bias power supply, and operation method of vacuum processing apparatus | |
| EP2102889B1 (en) | Rf substrate bias with high power impulse magnetron sputtering (hipims) | |
| US8133359B2 (en) | Methods and apparatus for sputtering deposition using direct current | |
| US5399252A (en) | Apparatus for coating a substrate by magnetron sputtering | |
| JP5448232B2 (en) | Apparatus and method for pre-processing and coating an object | |
| US20040124077A1 (en) | High peak power plasma pulsed supply with arc handling | |
| US20100270144A1 (en) | High Power Pulse Magnetron Sputtering For High Aspect-Ratio Features, Vias, and Trenches | |
| US20110011737A1 (en) | High-power pulse magnetron sputtering apparatus and surface treatment apparatus using the same | |
| US7927466B2 (en) | Pulsed magnetron sputtering deposition with preionization | |
| US20100236919A1 (en) | High-Power Pulsed Magnetron Sputtering Process As Well As A High-Power Electrical Energy Source | |
| KR100260601B1 (en) | The substrate coating apparatus | |
| US6352627B2 (en) | Method and device for PVD coating | |
| Poolcharuansin et al. | Plasma parameters in a pre-ionized HiPIMS discharge operating at low pressure | |
| US10458015B2 (en) | Reactive sputtering process | |
| JPH1060659A (en) | Plasma treating device | |
| RU2058429C1 (en) | Method for film spraying | |
| JP4792571B2 (en) | PVD coating equipment | |
| JP2006528731A (en) | High peak power plasma pulse power supply by arc handling | |
| JPH09279337A (en) | Sputtering method and device therefor | |
| EP0848081A2 (en) | Method and apparatus for physical vapour deposition | |
| JPH06248443A (en) | Ion plating device | |
| JPH0610130A (en) | Power source device for continuous vacuum film formation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020917 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071018 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081018 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091018 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101018 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111018 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121018 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |